ارائه روشی جدید برای طراحی پردازنده‌های کم‌مصرف و سریع

«طراحی و شبیه سازی یک واحد محاسبه و منطق چند لایه در فناوری اتوماتای سلولی کوانتومی QC» موضوع پایان نامه کارشناسی ارشد مهندس رضا فرجی از دانشکده فنی و مهندسی (مهندسی برق – سیستم­ های الکترونیک دیجیتال) دانشگاه علم وفرهنگ است که با راهنمایی دکتر عبدالحسین رضائی عضو هیات‌علمی این دانشگاه انجام شده است.

در جدیدترین پژوهش ارائه‌شده توسط رضا فرجی دانشجوی کارشناسی ارشد رشته مهندسی برق دانشگاه علم و فرهنگ، واحد محاسبه و منطق (ALU) با ساختاری نوین و مبتنی بر فناوری سلولی کوانتومی (QCA) طراحی و شبیه‌سازی شد. این پژوهش که با هدف بهبود عملکرد مدارهای دیجیتال انجام شده است، به نتایجی برجسته در زمینه کاهش مصرف انرژی، کاهش مساحت و بهینه‌سازی سرعت محاسبات دست یافته است.

فناوری CMOS که سال‌ها در طراحی مدارهای دیجیتال مورد استفاده قرار گرفته، با محدودیت‌هایی نظیر مصرف انرژی بالا، افزایش هزینه تولید و مشکلات کانال کوتاه مواجه شده است. فناوری سلولی کوانتومی (QCA)، به دلیل چگالی بالا، مصرف انرژی بسیار پایین و سرعت چشمگیر، به‌عنوان جایگزینی بالقوه برای CMOS مطرح شده است.

در این تحقیق، یک واحد محاسبه و منطق جدید با ساختار برگشت‌پذیر و چندلایه طراحی شد. این طراحی با استفاده از دروازه‌های منطقی پیشرفته نظیر Fredkin توانسته است به بهره‌وری انرژی و کاهش قابل‌توجه مساحت اشغالی دست یابد. شبیه‌سازی‌ها با استفاده از نرم‌افزار QCADesigner 2.0.3 انجام شده و نتایج به‌دست‌آمده کارایی بالای این واحد را تأیید می‌کنند.

با توجه به رشد روزافزون نیاز به مدارهای دیجیتال کم‌مصرف و با کارایی بالا، این تحقیق می‌تواند نقشی کلیدی در پیشرفت فناوری‌های محاسباتی آینده ایفا کند. طراحی واحدهای محاسبه و منطق مبتنی بر QCA زمینه‌ساز افزایش سرعت پردازش و کاهش اثرات زیست‌محیطی ناشی از مصرف بالای انرژی در فناوری‌های فعلی خواهد بود.

این پایان‌نامه که با راهنمایی دکتر عبدالحسین رضائی انجام شده، نشان‌دهنده تلاش‌های گسترده‌ای در جهت بهبود فناوری‌های محاسباتی است و می‌تواند الهام‌بخش تحقیقات بیشتر در این حوزه باشد.

به گزارش روابط عمومی دانشگاه علم و فرهنگ جهاددانشگاهی، استفاده از نتایج این پژوهش در طراحی نسل جدید پردازنده‌ها و مدارهای دیجیتال می‌تواند انقلابی در صنعت الکترونیک ایجاد کند.